本發(fā)明涉及體感游戲系統(tǒng)領(lǐng)域，具體的說，是一種基于體感游戲的健身訓練指導系統(tǒng)及指導方法。

背景技術(shù)：

隨著人們生活節(jié)奏的不斷加快，以及長期處于較高壓力和負荷下進行工作，身體亞健康狀況已經(jīng)覆蓋了大部分城市上班一族，尤其是從事工作時間長，無規(guī)律或者倒班的工作崗位。因此，鍛煉身體不再是中老年朋友的項目，也是上班一族的年輕人堅持并熱衷于的一件事情；由于繁瑣的工作和城市快節(jié)奏的生活方式導致了人們通常沒有足夠的時間外出散步或、跑步或者單獨到游泳館、健身房進行健身，加之專業(yè)健身房的價格高昂，其受眾人群相對較少。

由于體感游戲同時具有娛樂和健身的作用，且成本低，使用靈活，可利用家里的電視即可實現(xiàn)足不出戶體驗娛樂和健身帶來的雙重功效而深受人們的喜愛。體感游戲系統(tǒng)是通過將系統(tǒng)內(nèi)固有的包含一定動作的視頻游戲展示出來，指導人們進行相應(yīng)動作，實現(xiàn)人機交互，并在人機交互的過程中通過人們的自身動作而達到鍛煉目的的系統(tǒng)。

現(xiàn)有的體感游戲系統(tǒng)通常是利用攝像頭等視頻采集設(shè)備采集人們的動作，然后將采集的動作進行轉(zhuǎn)換并建立三維模型，通過顯示設(shè)備進行顯示，這種攝像頭交互的系統(tǒng)通常適用于操作類互動游戲，例如水果忍者，不適用于指導性教學交互游戲，如體操演示、舞蹈教學等。鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的局限性和弊端，為了更好的解決人們的多樣性娛樂和健身需求，有必要提供一種改進型體感游戲系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于體感游戲的健身訓練指導系統(tǒng)，用于解決背景技術(shù)中提到的現(xiàn)有體感游戲系統(tǒng)具有較強的局限性，不能適用于教學類的健身項目的指導，且單純的展示無法讓用戶精確的掌握技術(shù)要領(lǐng)，本發(fā)明的系統(tǒng)既能夠?qū)崿F(xiàn)交互性游戲健身項目的運行，也能運行教學類的健身項目并根據(jù)用戶的實際動作給出教學意見和糾正方法；同時本發(fā)明還提供上述體感游戲系統(tǒng)的指導方法，用于更好的實現(xiàn)本發(fā)明所述系統(tǒng)。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于體感游戲的健身訓練指導系統(tǒng)，所述指導系統(tǒng)包括用于顯示體感游戲界面的顯示裝置，用于存儲體感游戲數(shù)據(jù)包的存儲裝置，以及分別與所述顯示裝置和存儲裝置連接的處理器，還包括佩戴在用戶身體上用于采集用戶運動數(shù)據(jù)的偵測裝置，鋪設(shè)在地面用于傳感用戶腳部位置和運動頻率的壓敏地毯，以及用于采集用戶實時動作狀態(tài)的攝像裝置；所述的偵測裝置連接有信號發(fā)射模塊，所述信號發(fā)射模塊和與所述處理器連接的信號接收模塊通信連接，所述壓敏地毯和攝像裝置均與處理器電連接，所述處理器還連接有用于傳感用戶體溫的溫度傳感器，脈搏傳感器。

優(yōu)選地，所述指導系統(tǒng)還包括用于增加、刪除或者調(diào)用體感游戲數(shù)據(jù)包的人體學輸入設(shè)備和數(shù)據(jù)接口；所述人體學輸入設(shè)備包括鼠標、鍵盤和手寫板，所述數(shù)據(jù)接口包括USB、VGA和話筒接口。

優(yōu)選地，所述偵測裝置包括內(nèi)置的三軸陀螺儀和重力傳感器；所述顯示裝置為兩塊獨立的觸摸顯示屏。

優(yōu)選地，所述壓敏地毯內(nèi)均勻分布有多個并聯(lián)的壓敏電阻觸發(fā)電路。

一種基于體感游戲的健身訓練指導系統(tǒng)的指導方法，包括以下步驟：

步驟一:體感游戲的選擇及調(diào)取步驟：

S10用戶通過觸摸顯示裝置上顯示的體感游戲菜單，顯示裝置將用戶選擇的指令轉(zhuǎn)換成電信號發(fā)送至處理器；

S11所述處理器將步驟S10中的電信號進行識別處理，并調(diào)用存儲裝置內(nèi)對應(yīng)的體感游戲數(shù)據(jù)包；

S12顯示裝置將步驟S11中調(diào)用的體感游戲數(shù)據(jù)包B00的全部信息按序進行動態(tài)顯示；

步驟二：用戶實時動作的采集步驟：

S20佩戴在用戶身體上的偵測裝置實時采集用戶的運動信息并發(fā)送至處理器，所述運動信息包括瞬時速度v、加速度a；壓敏地毯將用戶腳部的實時位置信息發(fā)送至處理器；攝像裝置將用戶的實時運動圖像信息發(fā)送至處理器；

S21處理器將步驟S20中采集的信息分別建立獨立的動作數(shù)據(jù)包D00、D11和D22；

步驟三：顯示裝置顯示輸出用戶的動作狀態(tài)和偏差；

S30處理器將一個時間周期Δt內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包D00和D11的信息通過內(nèi)置于處理器內(nèi)的固定積分計算公式獲得用戶的運動軌跡曲線并與對應(yīng)數(shù)據(jù)包D22進行對比，形成最終的用戶動作數(shù)據(jù)包D33并通過顯示裝置顯示輸出展示；

S31處理器將步驟S30中的數(shù)據(jù)包D33與體感游戲數(shù)據(jù)包B00進行對比，將動作偏差信息存儲為數(shù)據(jù)包E00并通過顯示裝置顯示輸出展示，用于用戶調(diào)整動作。

優(yōu)選地，所述步驟S30中所述積分計算公式具體為：

從時刻t0到時刻t，連續(xù)時間域中位移s(t)，速度v(t)和加速度a(t)的計算公式如下：

令Δt＝t0-t1＝t2-t1＝t3-t2＝……＝tn-tn-1，Δt為時間間隔，則當n大于1時，n時刻的速度

n時刻單軸移動的距離

所述偵測裝置內(nèi)置的三軸陀螺儀在X、Y、Z軸上的瞬時運動速度分別為：

則t時刻偵測裝置在三維空間的瞬時運動速度為：

對應(yīng)t時刻目標物體沿X、Y、Z軸的運動位移分別為：

在t-Δt時間段內(nèi)，偵測裝置在空間運動位移為：

進一步優(yōu)選，所述步驟三中還包括步驟S32，即所述脈搏傳感器實時將用戶脈搏頻率發(fā)送至處理器并通過處理器將離散脈搏數(shù)據(jù)以連貫曲線方式在顯示裝置上輸出顯示。

更進一步優(yōu)選，所述步驟三中還包括步驟S33，即所述溫度傳感器實時將用戶體溫發(fā)送至處理器并通過處理器將體溫數(shù)據(jù)以連貫曲線方式在顯示裝置上輸出顯示。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

(1)本發(fā)明通過增加偵測裝置和壓敏地毯能夠更加準確的判斷用戶的實際動作，提高系統(tǒng)識別的準確性，在體感游戲項目的人機交互中使用戶的動作更加標準，提高鍛煉的效果。

(2)本發(fā)明增設(shè)有脈搏傳感器和溫度傳感器，能夠隨時顯示用戶的心跳和體溫變化，讓用戶掌握健身消耗的熱量及勞動強度，能夠?qū)⒔∩韺崿F(xiàn)科學管理。

(3)本發(fā)明通過精準的三軸陀螺儀采集用戶不同部位的運動方向和速度變化，通過公式精確的擬合出用戶實際的空間運動軌跡，然后與標準的游戲數(shù)據(jù)包中的運動軌跡進行對比，獲得修改建議方案，并通過顯示裝置輸出顯示，實現(xiàn)了糾正用戶動作不標準，不能達到預期鍛煉效果的問題。

(4)本發(fā)明能夠自動存儲用戶的每一次健身數(shù)據(jù)，并能實現(xiàn)回放功能，方便用戶自己查找動作偏差，進一步規(guī)范動作，精確實時健身計劃。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)連接框圖；

其中1-處理器；2-信號接收模塊；3-攝像裝置；4-顯示裝置；5-偵測裝置；6-壓敏地毯。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1：

結(jié)合附圖1所示，

一種基于體感游戲的健身訓練指導系統(tǒng)，所述指導系統(tǒng)包括用于顯示體感游戲界面的顯示裝置4，用于存儲體感游戲數(shù)據(jù)包的存儲裝置，以及分別與所述顯示裝置4和存儲裝置連接的處理器1，還包括佩戴在用戶身體上用于采集用戶運動數(shù)據(jù)的偵測裝置5，鋪設(shè)在地面用于傳感用戶腳部位置和運動頻率的壓敏地毯6，以及用于采集用戶實時動作狀態(tài)的攝像裝置3；所述的偵測裝置5連接有信號發(fā)射模塊，所述信號發(fā)射模塊和與所述處理器1連接的信號接收模塊2通信連接，所述壓敏地毯6和攝像裝置3均與處理器1電連接，所述處理器1還連接有用于傳感用戶體溫的溫度傳感器，脈搏傳感器。

優(yōu)選地，所述指導系統(tǒng)還包括用于增加、刪除或者調(diào)用體感游戲數(shù)據(jù)包的人體學輸入設(shè)備和數(shù)據(jù)接口；所述人體學輸入設(shè)備包括鼠標、鍵盤和手寫板，所述數(shù)據(jù)接口包括USB、VGA和話筒接口。用戶可以通過外接話筒在運動過程中將音頻信息一并采集并由處理器1將用戶的動作和聲音以獨立的數(shù)據(jù)包存儲，以備用戶后期調(diào)用。若需要新增體感游戲數(shù)據(jù)包，則可以通過USB接口直接拷貝新的數(shù)據(jù)包放置在儲存裝置內(nèi)，處理器1即可自動讀取信息調(diào)用，通過顯示裝置4顯示。

優(yōu)選地，所述偵測裝置5包括內(nèi)置的三軸陀螺儀和重力傳感器；所述顯示裝置4為兩塊獨立的觸摸顯示屏。本實施例中的其中一塊觸摸顯示屏是用于顯示體感游戲數(shù)據(jù)包的標準信息，作為交互和展示用；另一塊觸摸顯示屏是用于顯示用戶不當動作與標準動作之間的糾正直到視頻或者圖像，以及顯示用戶在整個游戲健身過程中的心跳、脈搏變化曲線、體溫變化曲線以及根據(jù)獲取的運動量計算消耗的熱量理論值，以用于用戶的實時參考。

優(yōu)選地，所述壓敏地毯6內(nèi)均勻分布有多個并聯(lián)的壓敏電阻觸發(fā)電路。

一種基于體感游戲的健身訓練指導系統(tǒng)的指導方法，包括以下步驟：

步驟一:體感游戲的選擇及調(diào)取步驟：

S10用戶通過觸摸顯示裝置4上顯示的體感游戲菜單，顯示裝置4將用戶選擇的指令轉(zhuǎn)換成電信號發(fā)送至處理器1；

S11所述處理器1將步驟S10中的電信號進行識別處理，并調(diào)用存儲裝置內(nèi)對應(yīng)的體感游戲數(shù)據(jù)包；

S12顯示裝置4將步驟S11中調(diào)用的體感游戲數(shù)據(jù)包B00的全部信息按序進行動態(tài)顯示；

步驟二：用戶實時動作的采集步驟：

S20佩戴在用戶身體上的偵測裝置5實時采集用戶的運動信息并發(fā)送至處理器1，所述運動信息包括瞬時速度v、加速度a；壓敏地毯6將用戶腳部的實時位置信息發(fā)送至處理器1；攝像裝置3將用戶的實時運動圖像信息發(fā)送至處理器1；

S21處理器1將步驟S20中采集的信息分別建立獨立的動作數(shù)據(jù)包D00、D11和D22；

步驟三：顯示裝置4顯示輸出用戶的動作狀態(tài)和偏差；

S30處理器1將一個時間周期Δt內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包D00和D11的信息通過內(nèi)置于處理器1內(nèi)的固定積分計算公式獲得用戶的運動軌跡曲線并與對應(yīng)數(shù)據(jù)包D22進行對比，形成最終的用戶動作數(shù)據(jù)包D33并通過顯示裝置4顯示輸出展示；

S31處理器1將步驟S30中的數(shù)據(jù)包D33與體感游戲數(shù)據(jù)包B00進行對比，將動作偏差信息存儲為數(shù)據(jù)包E00并通過顯示裝置4顯示輸出展示，用于用戶調(diào)整動作。

優(yōu)選地，所述步驟S30中所述積分計算公式具體為：

從時刻t0到時刻t，連續(xù)時間域中位移s(t)，速度v(t)和加速度a(t)的計算公式如下：

令Δt＝t0-t1＝t2-t1＝t3-t2＝……＝tn-tn-1，Δt為時間間隔，則當n大于1時，n時刻的速度

n時刻單軸移動的距離

所述偵測裝置5內(nèi)置的三軸陀螺儀在X、Y、Z軸上的瞬時運動速度分別為：

則t時刻偵測裝置5在三維空間的瞬時運動速度為：

對應(yīng)t時刻目標物體沿X、Y、Z軸的運動位移分別為：

在t-Δt時間段內(nèi)，偵測裝置5在空間運動位移為：

進一步優(yōu)選，所述步驟三中還包括步驟S32，即所述脈搏傳感器實時將用戶脈搏頻率發(fā)送至處理器1并通過處理器1將離散脈搏數(shù)據(jù)以連貫曲線方式在顯示裝置4上輸出顯示。

更進一步優(yōu)選，所述步驟三中還包括步驟S33，即所述溫度傳感器實時將用戶體溫發(fā)送至處理器1并通過處理器1將體溫數(shù)據(jù)以連貫曲線方式在顯示裝置4上輸出顯示。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。